地铁线路控制钢轨波磨的钢轨打磨技术应用研究

介绍了国内轨道交通工具轮轨形面匹配的情况和存在的问题.基于多体动力学软件( SIMPACK)建立了地铁车辆的动力学模型.首先,利用SIMPACK的前处理功能导入标准的钢轨型面和设计后的钢轨型面,及实测的现场线路数据,作为仿真计算的输入.然后以轮轨横向力、垂向力以及脱轨系数为例,对打磨前后钢轨对车辆动力学响应进行了分析....     

钢轨打磨过程中打磨压力波动行为分析

钢轨打磨列车作业时存在一定打磨压力波动,从而影响打磨钢轨的表面不平顺。在考虑加载机构的运动行为及砂轮-钢轨接触行为的基础上,建立了打磨小车动力学分析模型,利用该模型研究了钢轨高低不平顺、打磨速度、钢轨波磨、打磨小车结构参数等因素对钢轨打磨压力波动的影响。结果表明:轨道高低不平顺是打磨压力产生波动的主要原因;提高打磨速度,打磨压力波动减小;特定的钢轨波磨波长会使打磨机构产生共振,导致打磨压力波动出现峰值;优化打磨小车一系定位刚度和打磨单元的轻量化有利于减小打磨压力波动,提高钢轨打磨作业的稳定性。     

高速铁路钢轨打磨技术的发展现状与展望

钢轨在服役过程中不可避免会产生波磨、裂纹、剥离、肥边等各种损伤和缺陷,严重影响其使用寿命和列车运行安全。钢轨打磨是当前国内外公认的去除表面损伤和缺陷、抑制滚动接触疲劳、改善轮轨匹配关系、延长钢轨使用寿命、提高列车运行平稳性、安全性以及乘客舒适度的有效和通用手段。概述预打磨、预防性打磨和修复性打磨三种钢轨打磨策略,然后将适用于高速铁路的钢轨打磨技术系统性的分为砂轮端面打磨技术、砂轮周面打磨技术、铣磨复合打磨技术、砂轮高速打磨技术和砂带打磨技术,并对每种打磨技术的原理、国内外相关研究及其对应的典型打磨装备发展现状进行详细评述,最后指出高速铁路钢轨打磨装备总体上呈现智能化、高效化、多样化和绿色化发展趋势,打磨技术将随着先进制造理念的不断渗透而发展进步,同时须研发我国自主化高端钢轨打磨装备,以全面提升我国高速铁路钢轨维护水平。     

钢轨打磨过程打磨力波动机理分析

钢轨打磨车在作业过程中,由于车体和钢轨的弹性振动以及钢轨本身的不平顺等原因,引起砂轮打磨力出现不稳定波动问题,从而导致打磨质量不佳,甚至产生新的波磨等问题。为了研究抑制打磨力波动问题的解决方法,对钢轨打磨车打磨过程进行分析,并建立打磨车与轨道的耦合动力学模型,通过模型分析钢轨打磨过程中打磨力波动的机理,并通过数值仿真研究钢轨的垂向振动、打磨速度以及打磨质量对打磨力波动的影响。     

钢轨打磨小车振动特性及其对打磨质量影响的研究

钢轨打磨小车是打磨列车进行打磨作业的主要执行机构,钢轨打磨小车工作时的振动状态会直接影响打磨质量。本文为探究钢轨打磨小车的振动特性及其对打磨质量的影响,分别在不同打磨速度和不同轨道波磨条件下进行了钢轨打磨小车的打磨实验,并对钢轨打磨小车在不同工况下的振动特性及打磨对钢轨不平顺质量的改善进行了现场测试。测试结果表明打磨小车在作业时的主要振动激励来源于砂轮与钢轨相互作用产生的振动,其频率与电机转子的旋转频率相同;随着打磨速度的增加,打磨小车各主要结构的振动幅值降低,且打磨后的钢轨不平顺质量有所提高;在具有波磨的轨道上进行打磨作业时,打磨小车各主要结构的振动幅值均高于在无波磨的轨道上打磨的幅值;当波磨的通过频率与打磨电机的激振频率吻合时,对钢轨打磨小车的振动和打磨后的钢轨不平顺质量均不利。     

小半径曲线钢轨非对称打磨目标型面优化

小半径曲线钢轨非对称打磨能够减少轨头侧磨,增加轮对导向能力,对非对称打磨目标型面优化,能够提高打磨质量,进一步改善轨道车辆通过小半径曲线时的轮轨接触性能和轮对导向能力.利用NURBS曲线构建了基于可调权因子的钢轨非对称打磨区域轨头曲线参数化模型,建立了以轮轨接触性能和轮对曲线通过能力Kriging代理模型为目标函数的非...     

钢轨打磨车液压油衰变分析及换油周期优化

本文以地铁车辆段钢轨打磨车在用液压油为研究对象,利用油液检测技术,分析论证了在用液压油的衰变趋势及液压系统零部件磨损情况。针对在用液压油的油质监测方法和换油周期指出了合理建议,对于地铁车辆段钢轨打磨车的维护和保养,设置类似使用状况的工程车油脂更换周期具有一定的借鉴意义。     

基于虚拟砂轮的钢轨打磨温度场研究

基于现场钢轨打磨作业方式,建立符合真实砂轮特征的虚拟砂轮,进而建立钢轨打磨过程砂轮-钢轨模型。运用有限元软件DEFORM仿真打磨过程中的钢轨温度场变化,分析钢轨上节点温度的变化规律,并研究不同打磨参数(包括打磨深度、进给速度、砂轮转速)对打磨温度的影响。研究结果表明:钢轨打磨过程中,钢轨经历砂轮的两次打磨作用,磨削区域温度继续升高,热影响区会进一步扩大。钢轨节点温度迅速升高过程中会经历一个小幅降低,然后继续升高达到温度最高点之后再逐渐降低。打磨参数对打磨温度有明显影响,当打磨深度从10μm增加到70μm时,钢轨最高温度从330℃升高至529℃;当进给速度从5 km/h增加至20 km/h时,钢轨最高温度从663℃降低至407℃;当砂轮转速从2000 r/min增加至3800 r/min时,钢轨最高温度从353℃升高至445℃。     

考虑曲率匹配因素的钢轨砂带打磨宏观接触压力建模与仿真

钢轨砂带打磨过程本质上表现为接触轮、砂带和钢轨之间的复杂非线性接触作用,其接触应力计算是材料去除、磨削温升及砂带磨损建模研究的基础,然而现有面向内凹接触轮的接触模型并未考虑Hertz接触理论的适用性问题和"轮"轨曲率匹配所带来的影响。基于内凹接触轮曲率半径与钢轨廓形曲率半径的几何匹配特性,以及外部接触压力对接触轮橡胶层变形的影响,将钢轨砂带打磨宏观接触分为椭圆形接触、双三角形接触和马鞍形接触三种情况。通过将三维接触问题转化为外包薄层弹性橡胶的圆形刚体与刚性平面间的二维平面接触问题,建立考虑曲率匹配因素的钢轨砂带打磨接触区域边界和应力分布理论计算模型,并开展有限元仿真对比分析。结果表明,仿真模型和理论模型均可得到形态相吻合的椭圆形接触斑、双三角形接触斑和马鞍形接触斑,并且主要参量误差处于钢轨砂带打磨工况允许阈值内,较好地验证了所建理论模型的有效性。所提出的理论模型对现有模型进行了完善并为内凹接触轮钢轨砂带打磨材料去除建模奠定了理论基础。     

非概率法的钢轨可靠性分析

基于Hertz接触理论,以大秦重载铁路钢轨为研究对象,将HXD1型交流传动货运电力机车车轮和钢轨的曲率半径、材料弹性模量、泊松比及机车单轮重量和轮轨运行冲角等不定参量设为区间变量,运用非概率法进行强度可靠性分析。计算结果表明,HXD1型交流传动货运电力机车在大秦重载铁路钢轨上运行过程中,其钢轨强度可靠性满足使用要求,证明了非概率可靠度算法在钢轨强度可靠性研究中应用的可行性,为今后钢轨可靠性的研究提供了一种简单有效的方法。     

高速与重载铁路钢轨损伤及预防技术差异研究

结合多年的研究与调查,分析了高速与重载铁路钢轨损伤与预防技术的差异。钢轨侧磨与压溃是重载曲线段钢轨的主要损伤类型,而高速铁路钢轨主要表现为疲劳损伤特征;根据磨损与疲劳的相互制约与竞争关系,提出了高速与重载铁路钢轨选材及车轮型面选择的不同要求;阐述了高速与重载铁路钢轨不同曲线轨头非对称打磨技术的原理及应用。     

基于最优小波包Shannon熵的再制造电机转子缺陷诊断技术

为了实现对再制造电机转子质量的有效监控,采用超声波技术对其内部缺陷进行检测与评价。引入滤波效果良好的最优小波包滤波法和对超声波信号噪声含量变化敏感的Shannon信息熵算法,定义一种新的最优小波包Shannon熵(Best wavelet packet Shannon entropy,BWPSE)的概念,并提出基于BWPSE的超声波信号消噪方法。对采集到的再制造电机转子超声检测信号进行最优小波包滤波处理,得到各尺度的小波包分解系数,在此基础上计算各尺度小波包分解系数的Shannon熵,通过分析小波包系数Shannon熵的变化规律确定分解层数及阈值。采用该方法对再制造电机转子超声检测信号进行消噪处理,结果表明该方法对噪声消除比较彻底,对比Sqtwolog阈值小波分析及Heursure阈值小波分析等其他信号消噪方法,该方法可显著提高再制造电机转子内部缺陷定量分析的准确度。     

高速重载线路钢轨损伤特性分析

结合广深线钢轨斜线状裂纹损伤特性分析,对比分析了高速与重载线路钢轨的损伤差异。结果表明:重载线路钢轨主要以磨损和塑性变形为主,而高速线路钢轨主要表现为疲劳损伤,无明显的塑性变形发生;U71Mn钢轨的含碳量低,具有较好的韧性,相比PD3钢轨,U71Mn更适于铺设于高速轻载线路。     

Predicting the Effect of Grinding Corrugated Rail Surface on the Wear Behavior of Pearlitic Rail Steel

Rail grinding has become an increasingly permanent way maintenance practice to tackle rail corrugation, as well as extending the rolling contact fatigue life of rails. However, and as far as material loss is concerned, such a grinding is considered as an artificial wear process added to the natural wear. The work presented in this article investigates the quantitative effect of grinding the whole deformed rail surface layer on the overall wear process of the running surface of pearlitic rail steel. Results show that if wear behavior is known as an empirical model which can predict the effect of grinding that could be obtained.     

几器人砂带磨削系统的夹具优化

根据复杂曲面磨削任务对机器人的实际要求,提出了一种PPPRRR砂带磨削机器人构型,利用D—H法建立了机器人的运动模型及正反解方程。建立了基于该构型机器人砂带磨削系统的曲面磨削数学模型,在此基础上以高尔夫球头为典型工件代表,分析了利用夹具改变零件的装卡姿态及改变磨削机与机器人相对位置对工件可磨削性的影响,利用蒙特卡洛方法优化了磨削机与机器人的相对位置及零件装卡姿态,提高了磨削机器人系统的加工性能。     

基于ARM的便携式高速铁路钢轨无损检测仪

针对高速铁路钢轨损伤人工检修困难的问题,依据脉冲涡流无损检测原理,在ARM微处理器系统的基础上,优化设计一套以S3C44B0X控制芯片为核心的便携式高速铁路钢轨无损检测仪。简单讨论了μC/OS-Ⅱ操作系统的软件设计,并着重阐述了仪器主要模块的硬件设计。试验表明:仪器可以快速地检测钢轨损伤的存在并且及时发出报警,同时对数据进行存储和显示,能够较好地解决人工检测难的问题。     

[制造与维修工艺]基于相控阵的高速铁路钢轨超声探伤检测系统

针对现有车载自动探伤设备检测可靠性偏低、误报率高,存在漏报隐患,难以满足高铁工程技术发展和建设规划需求的现状,提出了一种新型钢轨超声探伤检测系统。研发了高速记录多通道数字探伤仪,用于实现钢轨高速检测条件下全波形数据的实时采集,采用相控阵超声系统检测钢轨焊接接头。通过试验验证了该系统的有效性。研究结果表明,该系统可进行高速探伤数据的采集,实现实时探伤、记录和智能化数据分析。     

基于最小二乘支持矢量机的成形磨削表面粗糙度预测及磨削用量优化设计

在分析和比较目前常用的预测方法基础上,提出一种基于最小二乘支持矢量机的成形磨削表面粗糙度预测方法。一方面,该方法能较好地解决小样本学习问题,避免人工神经网络等智能方法在对粗糙度进行预测时所表现出来的过学习、泛化能力弱等缺点;另一方面,用等式约束代替传统支持矢量机的不等式约束,减小了模型的复杂度,加快了求解速度。试验表明,该模型具有预测精度高、速度快、容易实现等优点,适合对磨削表面粗糙度的预测。在成功建立预测模型的基础上,还提出磨削参数优化设计的可行性方案,建立表面粗糙度与磨削用量之间的关系图,对于优化设计磨削用量、提高加工零件表面质量具有一定的指导意义。     

摆线针轮章动传动的齿廓分析

本文应用球面三角学理论，分析了摆线针轮章动传动的齿形曲线；推导出相应的齿形方程，并给出了这种传动的基本参数和主要尺寸。为摆线针轮章动传动的设计与制造提供了理论基础。